BIBL - проміжний обмін речовин
Документи
ПОСЕРЕДНІ МЕТАБОЛІЗМИ Корнелія Пенсея, Костянтин Іонеску-Трговіте1. Обмін білків
А. Обмін амінокислот
А.1 Визначення амінокислот
Існує 20 основних амінокислот, визначених генетичним кодом, які існують у всіх живих організмах. Амінокислоти містять центральний атом вуглецю в положенні, до якого приєднані одна карбоксильна група та інша амінокислота, атом водню (ковалентно зв’язаний) і бічний ланцюг (R), які роблять різницю між 20 амінокислотами (рис. 18, 65).
Рис.1 Загальна структура амінокислот Винятком із загальної формули є пролін, який має вторинну амінофункцію. Десять з 20 амінокислот можуть бути синтезовані в клітинах і називаються незамінними. Інші десять амінокислот, які називаються необхідними, взагалі не синтезуються або синтезуються в занадто малих кількостях для потреб організму (18, 23). Скорочення, використані в цій роботі для різних амінокислот, наведені в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1. Скорочення для амінокислот, що використовуються в тексті (18)
А.2. Біосинтез амінокислот
Всі вільні амінокислоти, які існують в певний момент в організмі, утворюють загальний метаболічний фон амінокислот. Амінокислоти цього фону забезпечуються гідролізом харчових і тканинних білків, а також ендогенним синтезом небілкових молекул (18, 65).
Ендогенний синтез незамінних амінокислот включає як джерело атомів вуглецю (вуглеводневий каркас), так і джерело атомів азоту (аміногрупа).
А.2.1. Джерела атомів вуглецю Це проміжні продукти ліпідного обміну і, зокрема, вуглеводного обміну. З кожного проміжного продукту зазвичай утворюється кілька амінокислот, що належать до одного сімейства. Існують три метаболічні шляхи, які забезпечують ці проміжні продукти: цикл трикарбонової кислоти (цикл Кребса), гліколіз та пентозофосфатний шлях (рис. 2).
Цикл Кребса - це і катаболічний шлях, загальний для вуглеводів, білків і ліпідів, і анаболічний шлях, який забезпечує посередників для різних обмінних процесів. Розвиток цього ci призводить, серед іншого, до утворення оксалоацетату та кетоглутарата, які шляхом трансамінування утворюють амінокислоти з сімейства аспарагінової кислоти (Asn, Met, Thr, Lys) та сімейства глутамінової кислоти (Gln, Pro, Arg).
Гліколіз забезпечує компоненти, необхідні для синтезу тригліцеридів (ацетил-КоА та гліцерин), а також сполуки, що беруть участь у синтезі амінокислот (3-фосфогліцерат, фосфоенолпіруват та піруват). Останній шляхом трансамінування утворює амінокислоти з сімейства серинів (Cys, Gly) та піровиноградної кислоти (Val, Ala, Leu).
Рис.2. Синтез амінокислот при гліколізі та пентозо-фосфатний цикл Кребсунта - це особливий шлях деградації глюкози, який забезпечує НАДФН, необхідну для відновного біосинтезу. Він включає два етапи: 1) перетворення гексоз у пентози та 2) перетворення пентоз у гексози. Отримані пентози можуть служити джерелом амінокислот; таким чином, рибозо-5-фосфат та еритрозо-4-фосфат перетворюються відповідно на His та Phe та Trp.
А.2.2. Джерела атомів азоту Єдиним джерелом атомів азоту, що використовується для ендогенного синтезу амінокислот, є аміак. Він може бути екзогенного походження, одержуваний шляхом розкладання харчових білків у кишечнику з подальшою абсорією. Однак більша частина аміаку є продуктом реакцій трансдимінації, окислення амінів та гідролізу амідних груп глутаміну та аспарагінази. Утворення аміачних груп з аміаку досягається головним чином за допомогою реакцій, що каталізуються амінотрансферазами та глутаматдегідрогеназою.
А.3. Катаболізм амінокислот (18, 65)
3.1. Але загальний катаболізм
3.1.1. Декарбоксилювання амінокислот - це метаболічний процес, за допомогою якого отримують первинні аміни (біогенні аміни): адреналін, норадреналін, гістамін, серотонін, холін, -аміномасляна кислота, путресцин тощо. В організмі біогенні аміни відіграють різну роль: хімічні медіатори, гормони, модулятори реплікації ДНК тощо.
3.1.2. Окислювальне дезамінування та трансамінування - це реакції, що призводять до утворення аміаку та нових амінокислот.
3.1.3. Трансдезамінування - це процес, при якому окисне дезамінування поєднується з трансамінуванням. Цей циклічний процес є основним джерелом аміаку в організмі. Крім того, вони забезпечують регенерацію кетокислот. Приблизно 85% отриманого аміаку перетворюється на сечовину на рівні гепатоцитів (уреогенетичний цикл), а решта використовується повторно для синтезу амінокислот.
3.1.4. Глюконеогенез та кетогенез. Деякі амінокислоти дезамінуванням утворюють деградаційні сполуки в циклі неоглюкогенезу або кетогенезу. У таблиці 1.2 перераховані глікогенетичні амінокислоти (які утворюють або піруват, або оксалацетат), кетогенетичні (лізин з часом виробляє ацетил-КоА, а лейцин ацетил-КоА або ацетилацетат) та глюко- та кетогенетичні (які виробляють або ацетил-КоА, легко перетворюється в кетонові тіла).
Таблиця 1.2. Класифікація амінокислот та їх метаболічне значення (38)